(西南交通大學 交通運輸與物流學院,四川 成都 611756)
目前,我國正處于大力發(fā)展城市軌道交通基礎設施建設階段,軌道交通的線路建設規(guī)模不斷擴大,但是長期以來,我國的軌道交通部門獨立運作和經營,各種交通運輸方式之間缺乏良好的綜合規(guī)劃、建設和聯系。為滿足居民的出行需求,減少出行的換乘次數以及出行的時間消耗,使各種交通運輸制式之間形成相互協(xié)調、資源共享的綜合交通運輸網絡,構建市域軌道交通一體化已成為交通運輸發(fā)展的必然趨勢[1]。
市域軌道交通一體化是指通過統(tǒng)一的科學規(guī)劃、設計、建設以及運營,在整個市域范圍內的所有軌道交通運輸系統(tǒng)之間形成接駁有序、分工合理、資源共享的一種一體化軌道交通運營模式。隨著各大城市軌道交通進入網絡化運營時代,為了確保軌道交通能夠安全、健康和可持續(xù)發(fā)展,實現大都市市域范圍內各制式軌道交通之間安全運營,預防災害發(fā)生,提高應急處理能力,降低災害影響,本文將根據對市域軌道交通一體化致災因素的分析,構建市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)。
2.1.1 災害的概念。市域軌道交通一體化災害是指任何可危害一體化系統(tǒng)正常運營活動并對運營秩序和社會公共安全造成災難性后果的事件。市域軌道交通一體化在運營過程中主要有三種風險狀態(tài):干擾狀態(tài)、危機狀態(tài)以及突發(fā)災害事件。其中,干擾狀態(tài)下,影響系統(tǒng)正常運行,未造成損失或損失很小,一般很難察覺,屬于非正常運營狀態(tài);危機狀態(tài)下,造成系統(tǒng)停滯或出現重大問題,并且造成部分損失,社會公眾可察覺,屬于非正常運營狀態(tài);突發(fā)災害事件情況下,已經對系統(tǒng)造成破壞,并且造成巨大損失,影響范圍廣,路人皆知,系統(tǒng)在該情況下進入緊急運營狀態(tài)。這三種情形在時間、空間和影響程度的發(fā)展上具有蔓延性、可轉換性、連鎖性和耦合性,分別對應三個安全管理中的層次,干擾管理、危機管理和應急管理[2]。
2.1.2 災害的特征分析
(1)災害發(fā)生的突發(fā)性和不確定性。市域軌道交通一體化災害的發(fā)生是突然的,是無法預見或缺乏充分準備的。在現實情況下,有些災害的發(fā)生可能存在著跡象和預警,但由于災害的發(fā)生是多種基本事件(誘發(fā)因子)綜合作用的結果,許多基本事件的發(fā)生是隨機的,因此無法準確預測災害發(fā)生的時間、地點以及條件。
(2)災害成因的復雜性。為了實現市域軌道交通一體化的正常運行,需要包括數十種專業(yè)設備系統(tǒng),如通信系統(tǒng)、AFC(自動售檢票系統(tǒng))、牽引供電系統(tǒng)、SCADA(電力監(jiān)控系統(tǒng))等。這些系統(tǒng)之間相互連鎖、相互制約。因此,一旦某個節(jié)點發(fā)生事故,可能會引發(fā)各系統(tǒng)之間連續(xù)性的故障,從而導致系統(tǒng)整體癱瘓。災害成因的復雜性體現在此,因此無法通過采取單項措施預防市域軌道交通一體化系統(tǒng)的災害發(fā)生,必須從宏觀上進行全方位的綜合防治。
(3)災害的衍生性。衍生性主要表現在由原始突發(fā)災害事件發(fā)生而引發(fā)其他類型的災害事件。由于災害引發(fā)的衍生性主要有兩種情況:一是衍生出的災害事件危險程度和影響程度比原生突發(fā)事件低,需按原應急管理對策處理;二是衍生出的災害事件危險程度和影響程度比原生突發(fā)事件高,需改變應急管理對策。一般,第二種情況是在控制不住原生突發(fā)事件的影響情況下發(fā)生。
(4)災害后果的雙重性。市域軌道交通一體化災害的后果包含兩個方面:一是災害在客觀上造成生命和財產的損失;二是災害發(fā)生后對社會公眾心理上的影響。市域軌道交通一體化系統(tǒng)是大量人流聚集的地方,一旦發(fā)生災害,會造成生命和財產的巨大損失,并且會對人們的思想、心理以及行為產生廣泛的影響。
(5)災害有一定的可預防性。任何事故必有原因,通過控制事故發(fā)生的“因”,預防事故發(fā)生的“果”。充分發(fā)揮人的主動性,及時糾正人的失誤以及機械設備的故障,可在一定程度上避免災害發(fā)生。但系統(tǒng)處在不斷變化、更新、完善的動態(tài)過程中,無法絕對避免事故的發(fā)生,因此,市域軌道交通一體化是可以預防災害發(fā)生的,或者能最大限度地減少災害造成的損失。
致災因素是可能導致人身傷害、財產損失、環(huán)境破壞等的危險因素。對于市域軌道交通一體化的監(jiān)測預警系統(tǒng)而言,識別和分析致災因素,從而控制災害的發(fā)生和影響程度是該系統(tǒng)的目標之一。
本研究將影響市域軌道交通一體化正常運行的致災因素分為四類:人、設備、環(huán)境和管理。其中,人、設備和環(huán)境是導致事故發(fā)生的直接原因,管理缺陷是導致事故發(fā)生的間接原因[3]。這四種因素與災害事件的發(fā)生之間存在著必然的邏輯關系。通過事故樹原理,可運用布爾代數原理建立公式:
其中,Y—災害事件;
X1—管理因素;X2—人為因素;X3—設備因素;X4—環(huán)境因素。
由公式(1)可以看出,這四種因素中的任何一個出現問題,都將造成事故發(fā)生,并且管理因素與其他三種因素相互制約。管理是控制和協(xié)調手段,協(xié)調人、機、環(huán)境之間的相互關系,管理產生的效果是由“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)整體的運行情況表現出來的,因此,管理是與“人—機—環(huán)境”系統(tǒng)屬于同一層次的因素,如果管理上存在缺陷或混亂,有可能使致災因素之間相互作用并導致事故,由此可見,管理因素是導致事故發(fā)生的關鍵因素,加強市域軌道交通一體化中的管理是整個一體化系統(tǒng)安全運營的重要保障。
管理因素、人為因素、設備因素以及環(huán)境因素這四種因素之間的作用方式、過程以及他們之間的相互關系,決定了市域軌道交通一體化系統(tǒng)中安全事故發(fā)生的時間、強度以及危害程度。因此,想要探尋市域軌道交通一體化系統(tǒng)安全事故發(fā)生的規(guī)律從而對事故進行預警、預控的前提,主要是對市域軌道交通一體化系統(tǒng)安全事故的成因機理進行系統(tǒng)化的背景解釋以及過程分析[4]。
2.2.1 人為致災因素分析。人是市域軌道交通一體化系統(tǒng)安全運營的主體,是整個系統(tǒng)中最積極、最活躍以及最主動的影響因素。市域軌道交通一體化系統(tǒng)運營過程中的任何一個環(huán)節(jié)以及各項工作都是由人參與并主導的,通過操縱、控制和監(jiān)督各種設備的正常運行,可以確保所有工作順利完成。
影響市域軌道交通一體化安全運營的人為致災因素分為兩類:工作人員因素和乘客因素:
(1)工作人員因素:①專業(yè)技術能力,主要包括技術知識、技術能力等;②個人因素,主要包括生理因素(健康狀況、疲勞程度、辨識功能缺陷等)和心理因素(工作壓力、情緒異常等);③思想道德素質,主要包括職業(yè)道德、安全觀念等;④不按規(guī)章制度操作;⑤工作人員之間配合不當等。
(2)乘客因素:主要包括健康狀況,從眾行為的消極影響(由于從眾心理引發(fā)的擁擠以及情緒失控),乘客擅自攜帶易燃、易爆、有毒等危險品,乘客之間發(fā)生沖突等。
2.2.2 設備致災因素分析。市域軌道交通一體化系統(tǒng)中的設備是除了人以外影響其安全運營的另一重要物質基礎。其致災因素分為兩類:站內設備和軌道線路設備。
(1)站內設備:主要包括設備和設施缺陷(如設備穩(wěn)定性差、控制器缺陷、易燃易爆等)、防護缺陷(如無防護或錯誤防護等)、供電系統(tǒng)危害(如帶電部件外露、漏電等)、通風系統(tǒng)缺陷、信號系統(tǒng)缺陷(如通信設備故障、無信號設施、信號傳輸故障等)、電扶梯系統(tǒng)故障等。
(2)軌道線路設備:主要包括信號系統(tǒng)故障、軌道故障、車輛故障、線路供電不足等。
2.2.3 環(huán)境致災因素分析。環(huán)境致災因素是指影響市域軌道交通一體化系統(tǒng)正常運營的人工環(huán)境、自然環(huán)境以及社會環(huán)境。
(1)人工環(huán)境致災因素:主要包括工作場所人為形成的作業(yè)環(huán)境(如工作場所的溫度、濕度、亮度、噪音等)。
(2)自然環(huán)境致災因素:主要包括季節(jié)因素、氣候因素、時間因素、不良地質條件因素(如積水、有害氣體堆積等)、自然災害(如地震、斷層滑坡、地面塌陷等)。
(3)社會環(huán)境致災因素:主要包括社會政策環(huán)境和經濟環(huán)境;恐怖分子行為(如放毒、空襲、爆炸、縱火等)。
2.2.4 管理致災因素分析。在市域軌道交通一體化系統(tǒng)災害的致災因素中,管理因素是直接控制災害程度大小以及損失大小的關鍵因素。管理對安全的影響反映在安全管理失誤或由各種致災因素影響造成的安全管理波動中。安全管理失誤指管理行為無法實現管理目標的行為過程。安全管理波動是指安全管理系統(tǒng)失去其功能并導致秩序混亂的狀態(tài)。
市域軌道交通一體化系統(tǒng)管理致災因素包括:①安全組織因素(主要包括安全計劃、方針目標以及行政管理等);②安全法制因素(主要包括運營法制法規(guī)、各項規(guī)章制度和作業(yè)標準等);③安全信息因素(主要包括指令信息、動態(tài)信息以及反饋信息等);④安全技術因素(主要包括安全管理辦法和安全技術設備等);⑤安全教育因素(主要包括工作人員安全培訓以及對外安全知識宣傳等)。
由預警管理理論可知,監(jiān)測預警系統(tǒng)的第一步是致災因素的識別,致災因素是監(jiān)測預警系統(tǒng)的基礎,只有正確識別出致災因素才能選擇恰當有效的方法進行控制和處理。
準確識別致災因素是監(jiān)測預警系統(tǒng)開展一切工作的基礎,監(jiān)測預警系統(tǒng)中的預警指標、警戒設定、監(jiān)測預警系統(tǒng)的工作內容以及制定預防措施都是基于致災因素進行設定的。因此,市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的構建也將以所識別的致災因素為基礎。
市域軌道交通一體化系統(tǒng)點集中、面擴散以及客流主體化的特征為監(jiān)測預警系統(tǒng)的構建提出了進一步的要求。其大量人流、物流集散的特點,要求需以系統(tǒng)內的客流人員為本,一旦發(fā)生災害即屬于公共安全事件,監(jiān)測預警系統(tǒng)應準確識別出致災因素,采取相應的措施防止災害的發(fā)生或者將災害的程度控制在最低。
因此,構建市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)應該通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)的信息化管理手段,建立市域軌道交通一體化系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮控制中心,以此實現對整個一體化系統(tǒng)范圍內各危險源的實時監(jiān)控,及時并準確發(fā)現偏離正常運營狀態(tài)的干擾狀態(tài)和危機狀態(tài),采取相應的控制措施,糾正不良狀態(tài)或控制災害的破壞程度[5]。
在識別致災因素的基礎上,市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的運行如圖1所示。
由圖1所示,致災因素的識別是構建市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的基礎。在確定致災因素后,應通過綜合監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測致災因素,然后進行預警分析,以保證及時發(fā)現干擾和危機狀態(tài),并及時處理,防止其轉化為災害事件。若無法避免災害事件,可以快速有效地進行應急管理,以控制災害的危害程度,并盡量減少損失。處理完災害事件后,應總結經驗教訓,完善相應的制度以及改進各致災因素系統(tǒng)。
圖1 基于致災因素識別的市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)運行圖
根據現有預警管理系統(tǒng)的研究,本文構建的市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的功能應包括預防功能、警報功能、矯正功能以及免疫功能四種[6]。監(jiān)測預警系統(tǒng)應以警報為導向,矯正為手段,免疫為目的建立防錯糾錯機制,防止災害發(fā)生或減少災害損失。
4.1.1 預防功能。市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的預防功能是貫穿整個系統(tǒng)全生命周期的。預防功能主要從設計、技術、材料和管理這些方面實現。設計是指通過提高市域軌道交通一體化系統(tǒng)的安全度來達到減少災害發(fā)生的目的;技術是指采用合理、先進的技術;材料是指采用新型安全的材料;管理是貫穿市域軌道交通一體化系統(tǒng)整個生命周期的,加強管理是防止或減少災害發(fā)生的各項措施中最具直接效益的,主要包括對各重大危險源以及安全目標的動態(tài)管理、對工作人員及乘客的安全教育、各項規(guī)章制度的制定等。
4.1.2 警報功能。主要是識別、監(jiān)測、診斷致災因素,對不正常的因素發(fā)出警報的功能。主要通過設定各種不安全行為和因素的界限區(qū)域或范圍,對于超過界限區(qū)域或范圍的某些錯誤行為進行識別和警告,目的在于維護市域軌道交通一體化系統(tǒng)的安全秩序。警報功能的核心是建立完善的致災因素識別系統(tǒng)。
4.1.3 矯正功能。指在市域軌道交通一體化系統(tǒng)中預先控制和糾正可能引發(fā)災害的跡象和因素的功能。根據監(jiān)測預警管理的信息,主動預防和控制可能導致災害發(fā)生的跡象,并及時糾正錯誤狀態(tài)的功能,以便保證整個運營系統(tǒng)處于安全的運行狀態(tài)。
4.1.4 免疫功能。主要是針對某種具有相同性質的災害事故或誘因,根據以往經驗能快速準確地確定最有效的對策的功能。在管理過程中,如果出現了以往出現過的跡象時,可以準確預測并采取有效措施制止或規(guī)避事故發(fā)生。免疫功能的核心是事后對經驗的總結,并以此提升安全管理的能力和水平。
市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的工作內容分為三個部分:預警分析、預控措施和應急管理。其中預警分析是識別、診斷和評估可能導致災害發(fā)生的各種早期跡象,以便及時發(fā)出警告(識別錯誤)。預控措施是糾正可能導致災害的跡象,從而預防和控制災害的發(fā)生(糾正錯誤)。應急管理主要是在預控措施失效或災害事件發(fā)生前沒有任何跡象的情況下控制和管理災害事件的發(fā)展(控制錯誤)。
4.2.1 預警分析。預警分析是識別、監(jiān)測、診斷和評估市域軌道交通一體化系統(tǒng)中的各種致災因素并及時發(fā)出警告的管理活動。其中識別是對市域軌道交通一體化安全運營過程中的災害跡象以及誘因進行準確識別;監(jiān)測是對整個系統(tǒng)中的設備運行狀態(tài)、人員行為等進行隨時監(jiān)測和信息處理,并整理、分析監(jiān)測數據,將監(jiān)測信息輸入下一個預警環(huán)節(jié);診斷是指判斷處于干擾狀態(tài)或危機狀態(tài)的情況,并分析已識別出的災害因素的原因、過程和趨勢,確定出最具危險和危害的致災因素;評價是對市域軌道交通一體化災害跡象造成的后果進行危害性評估,主要是分析其對運營系統(tǒng)的危害程度和對整個社會造成的危害程度,評估結果是實施預控措施的基礎。
4.2.2 預控措施。市域軌道交通一體化系統(tǒng)災害預控措施包括三個階段:組織準備、日常監(jiān)控以及危機管理。組織準備是為監(jiān)測預警系統(tǒng)的安全管理活動提供服務,包括制定和實施各項制度、標準并為預控措施提供安全可靠的組織環(huán)境;日常監(jiān)控根據預警分析確定的可能引發(fā)災害事件的致災因素進行實時監(jiān)控,消除運行活動中的不良趨勢或根據不良趨勢的發(fā)展提前準備控制措施,防范于未然;危機管理是當日常監(jiān)控無法控制致災因素向不良趨勢發(fā)展并成為危機時采取“特殊”措施的危機管理辦法。由此,組織準備是預控措施的基礎,組織準備與日常監(jiān)控是主體,危機管理是在日常監(jiān)控無法控制致災因素發(fā)展情況下的拓展活動。
4.2.3 應急管理。市域軌道交通一體化災害應急管理包括兩個階段:應急處理和善后處理。應急處理是分析災害事件造成的各種影響并預測災害事件的發(fā)展趨勢,根據分析結果,采取一系列涉及法律法規(guī)、規(guī)章制度、人員調動、物資調撥等應對措施,做出適當的決定,最大限度地控制災害事件的影響。應急處理的核心是通過合理組織和利用各種資源選擇最優(yōu)的決策方案來應對突發(fā)性災害事件;善后處理是在突發(fā)事件危機解除之后,恢復各系統(tǒng)正?;顒?,并追究災害發(fā)生原因,總結經驗教訓,完善相關應急管理制度等。因此,應急管理的關鍵在于如何利用各種資源,快速有效地處理突發(fā)性災害事件。
市域軌道交通一體化監(jiān)測預警管理是一個綜合性的動態(tài)過程,其運行需要一個完整的監(jiān)測預警管理體系來實現。
一般而言,市域軌道交通一體化的運營分為運營狀態(tài)(即完成輸送旅客功能的運營過程)和非運營狀態(tài)(即停運檢修時段),而運營狀態(tài)包括三種狀態(tài)模式:正常運營、非正常運營和緊急運營狀態(tài)。其中系統(tǒng)內部的干擾狀態(tài)或危機狀態(tài)屬于非正常運營狀態(tài),突發(fā)災害事件屬于緊急運營狀態(tài)。根據突發(fā)事件發(fā)展的不同階段,對應3種不同的管理活動:日常管理、預警管理和應急管理。其中,日常管理的主要工作是預警分析,實現識別、監(jiān)測、診斷和評估功能,并向公眾宣傳安全知識等;預警管理對應的工作是預控措施,主要實現的功能是及時糾正不良的運行狀態(tài);而當無法避免災害事件的發(fā)生時,立即進入應急管理狀態(tài)。監(jiān)測預警系統(tǒng)根據不同的階段,采取相應的措施,實現對突發(fā)事件的預警、預控以及緊急控制的功能,其對應關系如圖2所示。
圖2 市域軌道交通一體化運營狀態(tài)與監(jiān)測預警系統(tǒng)狀態(tài)的對應關系
由市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的功能和工作內容可知,監(jiān)測預警系統(tǒng)需要具備預警預控、調度指揮、處置實施等職能。因此,要想實現監(jiān)測預警系統(tǒng)的功能需要由以下五大系統(tǒng)組成:調度指揮系統(tǒng)、處置實施系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)以及資源保障系統(tǒng)。
調度指揮系統(tǒng)是監(jiān)測預警系統(tǒng)的最高決策者,主要負責監(jiān)測預警系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮,為其他四個系統(tǒng)下命令,提要求,協(xié)調各系統(tǒng)無差錯運行。在非緊急運行狀態(tài)下,調度指揮系統(tǒng)的主要功能是制定和完善相關制度、制定和改進災害事件的預控措施、組織安全檢查、總結和分析各種設備運行信息等。在緊急運行狀態(tài)下,調度指揮系統(tǒng)的主要功能是分析評估事件的性質,確定響應計劃,以及跟蹤和評估災害事件的發(fā)展趨勢,動態(tài)調整應急方案,組織協(xié)調各系統(tǒng)各組織各部門有效應對災害事件等。
處置實施系統(tǒng)的功能是具體實施完成調度指揮系統(tǒng)下達的指令和計劃的系統(tǒng)。其構成主要是現場工作人員以及相關的社會部門(如公安、消防、醫(yī)院等),根據災害的性質和程度的不同,涉及的機構、部門,人員也不同。
信息管理系統(tǒng)是監(jiān)測預警系統(tǒng)的信息交流平臺,其主要工作包括信息采集、處理、存儲、傳遞、維護等,實時共享信息,為其他系統(tǒng)提供信息支持。信息管理系統(tǒng)對各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)視,并收集和發(fā)布相關信息,保證信息在各系統(tǒng)之間安全、及時傳遞,提高系統(tǒng)對災害事件的響應速度和敏感度,加強系統(tǒng)的整體聯動。
決策支持系統(tǒng)基于信息管理系統(tǒng)中傳遞的信息,為監(jiān)測預警系統(tǒng)中的應急管理決策提出建議方案,并為調度指揮系統(tǒng)提供決策支持(如提供預控措施、應急計劃、方案效果、資源調度計劃等)。決策輔助系統(tǒng)主要是根據以往的經驗、現有的理論和制度以及處理方法和技術上的積累等軟科學來構建的系統(tǒng),因此決策輔助系統(tǒng)是一個需要不斷改進更新的動態(tài)管理系統(tǒng)。
資源保障系統(tǒng)是對監(jiān)測預警管理過程中人力資源和物資資源進行合理布局和動態(tài)調配的系統(tǒng)。其目的是提高資源的利用率和適用效能,同時提供各資源的狀態(tài)信息,保障系統(tǒng)的正常運營,能有效應對各災害事件。其主要工作是保管和維護資源,根據預控和應急實施方案中的所需資源進行分配、調度和使用資源等。其構成主要包括設備維修部、人力資源部、物資部,根據災害事件損壞程度的大小,還可能涉及公安、醫(yī)院、消防等社會公共資源。
市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)并不是運營管理系統(tǒng)的子系統(tǒng),它是專門為解決市域軌道交通一體化系統(tǒng)的災害事件問題而構建的系統(tǒng),其內涵是通過運營管理系統(tǒng)的改造,使其具有維持公共安全、實現災害事件有效處理的功能,保證系統(tǒng)運行的安全性和可靠性。市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的目的是減少或避免災害事件的發(fā)生,降低或消除災害事件的影響,提高一體化系統(tǒng)的運營安全,保障一體化所依托的市域范圍內地區(qū)的公共安全。市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的運行框架如圖3所示。
圖3 市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng)的運行框架
隨著我國軌道交通的不斷發(fā)展,市域軌道交通一體化已成為交通運輸發(fā)展的新趨勢。市域軌道交通一體化系統(tǒng)是大量人流、物流聚集的地方,一旦發(fā)生災害,能在極短的時間內迅速蔓延,造成極大的危害,若不能有效的避免或及時控制,會對社會、經濟、人員造成極大的損失,甚至會對整個社會的公共安全造成影響。構建市域軌道交通一體化監(jiān)測預警系統(tǒng),能有效地對可能導致災害事件的致災因素進行預警、預控,并在發(fā)生災害事件時采取有效措施控制災害的破壞程度。這對保障市域軌道交通一體化安全運營以及其所依托地區(qū)的公共安全有重要的現實意義,將為大城市市域范圍內構建資源共享的交通運輸網絡提供一個安全保障。